一級(jí)結(jié)構(gòu)師

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空間結(jié)構(gòu)超越梁式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)

從梁的彎矩圖可見(jiàn)，梁沿跨度和截面的受力都很不均勻，材料強(qiáng)度不能得到充分的發(fā)揮。對(duì)于通?？缍鹊臉巧w梁來(lái)說(shuō)，可將矩形截面變?yōu)楣ぷ中徒孛?，進(jìn)而采用格構(gòu)式梁(桁架)，以提高梁的承載力和剛度。為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的更大跨越，則必須把梁演變成拱和索，它的橫向擴(kuò)展就變成了空間結(jié)構(gòu)。因此，空間結(jié)構(gòu)又叫形效結(jié)構(gòu).

從一些優(yōu)秀的空間結(jié)構(gòu)上可以看出空間結(jié)構(gòu)符合指標(biāo)的優(yōu)勢(shì)。

(1) 美國(guó)亞特蘭大百年奧運(yùn)會(huì)喬治亞穹頂。橢圓形平面：240.790m×192.020m，它是目前世界上最大的雙曲拋物型準(zhǔn)張拉整體體系(TensegritySystem)。該體系由美國(guó)M-Levy開(kāi)發(fā)的一種穩(wěn)定性好的三角形劃分網(wǎng)格穹頂，受力特點(diǎn)是： “連續(xù)拉、 間斷壓”，材料強(qiáng)度得到了最充分的發(fā)揮(指標(biāo)1，2)。整個(gè)屋蓋用鋼量?jī)H30kg/m2。

(2) 法國(guó)巴黎國(guó)家工業(yè)與技術(shù)展覽中心大廳。是鋼筋砼裝配整體式薄殼結(jié)構(gòu)，殼體跨度l與殼的折算厚度t之比：l/t=206m/0.18m=1144倍，而雞蛋殼僅：40mm/0.4mm=100倍。說(shuō)明人類(lèi)的巨大智慧。

(3) 廣東省湛江電廠干煤棚。平面尺寸：113.400m×113.400m，柱距79.80m，它是目前我國(guó)跨度最大的四柱支承平板網(wǎng)架屋蓋?？紤]到煤棚位于湛江順島上，是臺(tái)風(fēng)多發(fā)區(qū)，網(wǎng)架上鋪置鋼筋陶粒砼三角形帶肋預(yù)制板(直角邊4.200m，板的重力密度=14.5kN/m3)。雖然平板網(wǎng)架是科技含量較低的空間結(jié)構(gòu)體系，但仍可通過(guò)精心設(shè)計(jì)，采取八面坡水，腹桿棋盤(pán)式布置等手段來(lái)強(qiáng)化空間傳力， 用鋼量?jī)H70.3kg/m2(巴基斯坦體育館柱距62.400m， 鋁皮輕屋面， 用鋼就達(dá)61kg/m2) 。值得指出的是：由于采用了暗柱帽，網(wǎng)架的施工散裝平臺(tái)由5m減低至1m左右，大大節(jié)省了施工費(fèi)用。

\1996年9月9日至20日，湛江地區(qū)先后遭受了兩次40多年未遇的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)襲擊，市內(nèi)風(fēng)速達(dá)57m/s(12級(jí)臺(tái)風(fēng)為33m/s)強(qiáng)風(fēng)時(shí)間持續(xù)1h以上，大量的建筑物受到嚴(yán)重破壞，但位于臺(tái)風(fēng)登陸口的湛江電廠干煤棚卻完好無(wú)損，其陶粒砼屋面也未遭到任何破壞。

(4) 羅馬小體育館。采用外露的叉形斜柱，有力地把巨大的裝配整體式鋼筋砼網(wǎng)肋型扁圓球殼托起，結(jié)構(gòu)清晰、歡快，極富結(jié)構(gòu)力度。

(5) 意大利佛羅倫薩運(yùn)動(dòng)場(chǎng)大看臺(tái)。建筑師把雨蓬的挑梁外形與其彎矩圖(二次拋物線(xiàn))統(tǒng)一起來(lái)。但又不是簡(jiǎn)單的統(tǒng)一，建筑師利用混凝土的可塑性對(duì)挑梁的外輪廊進(jìn)行了藝術(shù)處理，在挑梁的支座附近挖了一個(gè)三角形孔，既減耗了結(jié)構(gòu)重力，也獲得了很好的藝術(shù)效果。

這個(gè)建筑，直接地顯示了結(jié)構(gòu)的自然形體，進(jìn)行了恰如其分的藝術(shù)加工，而又不做任何多余的裝飾，使結(jié)構(gòu)的形式與建筑空間藝術(shù)形象高度的融合起來(lái)，形象優(yōu)美，輕巧自然，給人以建筑美的享受。

這個(gè)例子說(shuō)明，建筑物的重力感、力的傳遞與其支承的關(guān)系，也就是結(jié)構(gòu)的作用，同樣也是建筑藝術(shù)表現(xiàn)力的重要源泉。

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（責(zé)任編輯：何以笙簫默）

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